1.4速度變化快慢的描述加速度教學(xué)設(shè)計(jì)-高一上學(xué)期物理人教版

《1.4速度變化快慢的描述—加速度》教學(xué)設(shè)計(jì)【教材選擇】人教版（2019）普通高中教科書《物理必修一》，第一章第四節(jié)—《1.4速度變化快慢的描述—加速度》【教材分析】加速度是力學(xué)的重要概念，是聯(lián)系動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)之間的橋梁，加速度的引入可以更加完整、準(zhǔn)確地描述物體的運(yùn)動(dòng)情況，促進(jìn)學(xué)生運(yùn)動(dòng)觀念的逐步建構(gòu)。也是牛頓第二定律的前概念，它在整個(gè)力學(xué)中有著舉無(wú)輕重的地位，該章節(jié)在教材上起到承上啟下的作用。所以加速度是本章內(nèi)容的重點(diǎn)之一?！緦W(xué)情分析】學(xué)生認(rèn)知能力具有局限性，青春期后的他們能夠有目的地進(jìn)行觀察，進(jìn)行獨(dú)立思考，掌握理解記憶的方法，但學(xué)習(xí)新概念新知識(shí)時(shí)，抽象思維能力薄弱，不能運(yùn)用數(shù)學(xué)工具推理、判斷、解釋，他們的認(rèn)知屬于“經(jīng)驗(yàn)型”。感性材料不足，缺乏生活經(jīng)驗(yàn)和觀察，加上抽象概念在生活中很少接觸，對(duì)概念的理解很難上升到理性認(rèn)識(shí)。知識(shí)方面，掌握了矢量是有大小有方向的物理量，但不會(huì)進(jìn)行矢量運(yùn)算，對(duì)于加速度的正負(fù)理解會(huì)出現(xiàn)偏差。存在加速度就是增加的速度、速度快就是加速度快等錯(cuò)誤的、普遍的前認(rèn)知，以至于容易混淆速度，加速度，速度變化量。學(xué)習(xí)了平均速度和瞬時(shí)速度，有利于學(xué)習(xí)平均加速度和瞬時(shí)加速度，但是用極限的思想理解瞬時(shí)加速度的能力不足。vt圖像的應(yīng)用和練習(xí)對(duì)于加速度的理解有很大幫助?！驹O(shè)計(jì)理念】《加速度》一節(jié)主要涉及到兩種科學(xué)方法，分別為“類比法”與“比值定義法”。類比上一節(jié)“速度”的物理意義和定義，建立加速度的概念，再根據(jù)比值定義法定義加速度。然而“速度”概念的建立雖然用到了比值定義法，但對(duì)于該科學(xué)方法沒有進(jìn)行詳細(xì)的講授，很難完全掌握和理解比值定義法，對(duì)于之后電場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度、電阻率、電阻、電勢(shì)等等諸多概念的學(xué)習(xí)帶來(lái)障礙。最終不能運(yùn)用所學(xué)物理知識(shí)和方法用于分析，解決現(xiàn)實(shí)生活中的各種實(shí)際問(wèn)題，這與核心素養(yǎng)所提倡促進(jìn)物理觀念的形成，發(fā)展科學(xué)思維能力，在解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程中進(jìn)一步提高探究能力，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度相悖。以內(nèi)容認(rèn)知復(fù)雜度為進(jìn)階變量，將加速度概念學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)為“生活中的變速運(yùn)動(dòng)”，“速度變化量的表達(dá)”，“在圖像中比較速度變化的快慢”，“構(gòu)建加速度的概念并理解其涵義”和“比值定義法內(nèi)涵、聯(lián)系加速度和力”“在vt圖像中理解加速度”以此遞進(jìn)的六個(gè)層次，為學(xué)生正確理解和掌握加速度提供幫助?！窘虒W(xué)目標(biāo)】物理觀念理解比值為速度的變化率，表示速度變化快慢，即為加速度的概念，理解加速度的物理意義。區(qū)別速度、速度變化量、速度變化率。理解加速度的矢量性，正負(fù)代表加速度的方向，能根據(jù)速度和加速度方向的關(guān)系判斷運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，發(fā)展運(yùn)動(dòng)觀念?？茖W(xué)思維通過(guò)加速度概念的建立過(guò)程中，深化對(duì)類比法、比值定義法以及極限法的理解和應(yīng)用，掌握抽象邏輯思維能力。通過(guò)微元法和極限思想理解瞬時(shí)加速度在vt圖像中的應(yīng)用?？茖W(xué)探究由生活中的變速運(yùn)動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題“速度的變化有快有慢”，抽象出速度的變化以及速度變化的快慢，從而強(qiáng)調(diào)引入加速度的必要性。通過(guò)比值加速度的過(guò)程深化對(duì)于加速度的理解。利用速度的矢量性，運(yùn)用圖示方法體會(huì)速度的變化量方向和加速度方向的關(guān)系?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任體會(huì)物理與生活的聯(lián)系，培養(yǎng)探索自然科學(xué)的興趣。通過(guò)對(duì)于加速度的構(gòu)建過(guò)程，建立科學(xué)的思維能力。在學(xué)習(xí)中發(fā)揮主動(dòng)性和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，以及敢于表達(dá)自己觀點(diǎn)的勇氣?！窘虒W(xué)重難點(diǎn)】?重點(diǎn)：通過(guò)比值定義加速度?難點(diǎn)：加速度的矢量性【教學(xué)方法】實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)法【教學(xué)過(guò)程】教學(xué)事件教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖認(rèn)識(shí)生活中的變速運(yùn)動(dòng)，體會(huì)速度的矢量性【創(chuàng)建情境，提出問(wèn)題】變速運(yùn)動(dòng)是更常見的一種運(yùn)動(dòng)觀看視頻，總結(jié)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)？有什么相同之處？舉例生活中類似的運(yùn)動(dòng)，總結(jié)什么是變速運(yùn)動(dòng)？總結(jié)：變速運(yùn)動(dòng)以及變速的特點(diǎn)。小組討論：得出結(jié)論，結(jié)論要具有條理性都在做直線運(yùn)動(dòng)，速度增大或減小，都在做變速運(yùn)動(dòng)。速度是矢量，速度大小改變或方向改變，或者大小和方向都改變都是變速運(yùn)動(dòng)由生活場(chǎng)景引入，激發(fā)興趣，培養(yǎng)觀察能力，鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力。速度變化量的大小和方向的表示【情景再現(xiàn)】列式計(jì)算下列運(yùn)動(dòng)速度的變化量情景1：汽車直線加速情景2：汽車直線減速情景3：汽車勻速向右，然后勻速向左v2v2提出疑問(wèn)：速度變化量分別是多少？v1010203040m/sv2v1010203040m/sv2v010203040m/sv010203040m/sv2v1v引導(dǎo)學(xué)生建立直線坐標(biāo)系，規(guī)定正方向，得出的計(jì)算方法。提出疑問(wèn)：有正值，有負(fù)值，“+”“”號(hào)的本質(zhì)是什么？速度是矢量，速度變化量是否也是矢量？歸納總結(jié)：速度變化量大?。菏噶繂挝唬簃/s方向：速度變化量值的正負(fù)表示方向小組討論：情景1速度增大了20m/s,情景2速度減小了20m/s，情景3速度大小不變，方向相反。學(xué)生嘗試作圖解答：設(shè)初速度方向?yàn)檎较?。情?：情景2：情景3：20201001020m/sv1v2v小組討論，嘗試回答：通過(guò)作圖感知到也是有大小和方向的物理量，也是矢量，“+”代表與規(guī)定正方向相同，“”代表與規(guī)定正方向相反。通過(guò)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，讓學(xué)生充分體驗(yàn)探究的過(guò)程；從學(xué)生原有的認(rèn)知“大減小”到“末減初”，再到“帶方向的末減初”，將“速度的變化量”逐步構(gòu)建起來(lái)。在計(jì)算和作圖中分析速度變化量的大小和方向的表達(dá)，降低學(xué)習(xí)難度，再次深化設(shè)定正方向的重要性。速度快慢的比較【實(shí)驗(yàn)探究】：利用導(dǎo)軌、速度傳感器等實(shí)驗(yàn)器材獲取傾斜度不同時(shí)，小車的vt圖像。對(duì)實(shí)驗(yàn)器材和步驟進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，進(jìn)行課堂演示實(shí)驗(yàn)。數(shù)據(jù)一：（導(dǎo)軌傾斜程度?。r(shí)刻瞬時(shí)速度0.1s0.06m/s0.2s0.12m/s0.3s0.18m/s0.4s0.24m/s0.5s0.30m/s數(shù)據(jù)二：（導(dǎo)軌傾斜程度大）時(shí)刻瞬時(shí)速度0.2s0.24m/s0.4s0.48m/s0.6s0.72m/s0.8s0.96m/s1.0s1.20m/s提出問(wèn)題：1.如果小車沿著傾斜的導(dǎo)軌靜止釋放，速度怎么變化？2.速度變化量如何？3.導(dǎo)軌傾斜度不同，速度變化快慢一樣嗎？為什么？4.還能用其他方式比較速度變化快慢嗎？能不能比較單位時(shí)間速度變化量？5.Vt圖像中兩條直線的傾斜程度不同，傾斜程度代表了什么？（引導(dǎo)學(xué)生類比xt圖像）（針對(duì)學(xué)情，介紹斜率的概念）6.能否定義新概念來(lái)描述速度變化快慢（單位時(shí)間內(nèi)的速度變化量）？小組討論：1.小車速度增大，做加速運(yùn)動(dòng)。2.傾斜度小時(shí)，在0.5s內(nèi)速度增加了0.30m/s(即速度變化量為0.30m/s),傾斜度大時(shí)，在1.0s內(nèi)速度增加了1.20m/s(即速度變化量為1.20m/s)3.速度變化快慢不同，可以比較在相同的時(shí)間內(nèi)(0.4s)，速度增加量(0.24m/s,0.48m/s)大小，也可以比較速度增加量相同(0.24m/s)時(shí),所用時(shí)間（0.4s,0.2s）大小。比較單位時(shí)間（1s）內(nèi)的速度變化量。傾斜度大時(shí)，單位時(shí)間速度變化量大（1.2m/s），速度變化快，傾斜度小時(shí)，單位時(shí)間速度變化量小(0.6m/s)，速度變化慢。xt圖像的傾斜程度就是速度,表示位置變化的快慢。vt圖像的傾斜程度可以表示速度變化的快慢。6.用（單位時(shí)間的速度變化量即速度的變化率）定義新概念，用來(lái)描述速度變化的快慢。培養(yǎng)科學(xué)探索意識(shí)，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手、計(jì)算、作圖能力。在分析數(shù)據(jù)和問(wèn)題討論中形成認(rèn)知沖突，意識(shí)到引入“加速度”新概念的必要性。通過(guò)圖像，將抽象的概念具體化，可以“看見”“加速度”，讓學(xué)生更容易接受新概念，親歷概念構(gòu)建過(guò)程，自主探索獲得結(jié)論，使成功的喜悅倍增。理論探究，構(gòu)建新知【明確新概念】：類比速度，比值定義加速度，建立加速度的物理意義，定義，定義式，單位，方向。引導(dǎo)學(xué)生類比速度，構(gòu)建加速度的相關(guān)概念。1.物理意義：2.定義:3.定義式:4.單位：5.速度是矢量，是矢量，討論加速度a是否矢量，a方向與方向有什么關(guān)系，為什么？6.如何利用作圖表達(dá)速度、010203040m/sv010203040m/sv2v1vav1010203040m/sv2vv1010203040m/sv2va7.如何從速度、速度變化量的方向來(lái)判斷物體是加速還是減速運(yùn)動(dòng)？又如何從速度、加速度的方向判斷是加速還是減速運(yùn)動(dòng)呢？物理意義：描述速度變化的快慢2.定義：速度變化量與所用時(shí)間的比值叫做加速度a.3.定義式：4.國(guó)際單位：m/s25.矢量，與?v方向方向相同加速時(shí)：減速時(shí)：7.由作圖可知，速度與速度變化量方向相同時(shí)，做加速運(yùn)動(dòng)，方向相反時(shí)，做減速運(yùn)動(dòng)，因?yàn)榧铀俣确较蚝退俣茸兓糠较蛳嗤?，故速度與加速度方向相同時(shí)，物體做加速運(yùn)動(dòng)，方向相反時(shí)，物體做減速運(yùn)動(dòng)。類比舊知識(shí)，構(gòu)建新概念，為學(xué)生主動(dòng)思考提供思路，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。例題練習(xí)，加深應(yīng)用。全程示范解題和答題過(guò)程例1：汽車甲在平直公路上以20m/s的速度勻速行駛，加速10s后，速度增加到50m/s，求汽車的加速度？例2：汽車乙在平直的公路上行駛，速度為108km/h，剎車5s后速度減為36km/h,求汽車的加速度？例1：解：規(guī)定初速度方向?yàn)檎较?.例2請(qǐng)同學(xué)自己完成。2.觀察兩個(gè)加速度，發(fā)現(xiàn)有正負(fù)，號(hào)的意義是什么？3.兩個(gè)加速度哪個(gè)大？4.以上兩個(gè)例題若規(guī)定相反的方向?yàn)檎较?，結(jié)果有什么不同，再次通過(guò)計(jì)算說(shuō)明？1.例2解：規(guī)定初速度方向?yàn)檎较?.號(hào)代表方向，“+”表示與規(guī)定正方向相同，“”表示與規(guī)定正方向相反。3.對(duì)于矢量，正負(fù)表示方向，絕對(duì)值表示大小，4m/s2與3m/s2比較大小時(shí)，前者加速度大。4.規(guī)定初速度方向?yàn)榉捶较?，?jì)算出的加速度大小和方向仍相同。在解題過(guò)程中要規(guī)范解答，強(qiáng)調(diào)做題步驟和易錯(cuò)點(diǎn)，可由教師示范講解例題。第二課時(shí)例題再現(xiàn)，鞏固新知，理論加深。掌握比值定義法的相關(guān)知識(shí)【思維啟發(fā)】小組討論，完成練習(xí)。A0205204B20100160800.5C25152105D2002001000比較A、B、C、D運(yùn)動(dòng)，計(jì)算速度變化量，加速度，填入表中。辨析“加速度”、“速度”、“速度變化量”、“時(shí)間”之間的關(guān)系，回答以下問(wèn)題，舉例說(shuō)明。=1\*GB3①以上四種運(yùn)動(dòng)，哪個(gè)速度大？哪個(gè)速度變化量大？哪個(gè)速度變化最快？=2\*GB3②速度越大，速度變化率就越大?=3\*GB3③速度增加越大，加速度也越大?=4\*GB3④物體速度大，速度變化也大?=5\*GB3⑤速度，速度變化量，速度變化率，三者之間有什么關(guān)系？為什么？教師總結(jié)：比值定義法的相關(guān)理解和應(yīng)用。比值定義法用幾個(gè)基本的物理量的“比”來(lái)定義一個(gè)新的物理量的方法，在物理學(xué)中叫做比值定義法?；咎攸c(diǎn)：被定義的物理量反映物質(zhì)最本質(zhì)的屬性，或基本運(yùn)動(dòng)特征。與定義式中的物理量無(wú)關(guān)系，它不隨定義所用的物理量的大小取舍而改變。舉例說(shuō)明：密度，密度是物體本身的一種屬性，對(duì)于某一確定的物體，密度是定值，與質(zhì)量和體積無(wú)關(guān)，但可以用兩者比值反應(yīng)密度大小，不隨質(zhì)量m和體積v的變化而變化。同理：速度，對(duì)于勻速直線運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)，在任何相等的時(shí)間內(nèi)位移變化量相同，與和無(wú)必然關(guān)系。對(duì)于加速度不變的運(yùn)動(dòng)，加速度可以由比值反映，但與和無(wú)關(guān)，不能說(shuō)加速度a與速度變化量成正比，與時(shí)間成反比。因此速度，速度變化量，速度變化率，三者無(wú)必然關(guān)系。提出疑問(wèn)：產(chǎn)生加速度的本質(zhì)原因是什么？在上一節(jié)演示實(shí)驗(yàn)中，斜面傾斜度不同，加速度為什么不同？小組討論，得出結(jié)論：1.數(shù)據(jù)見表2.速度最大的是D，速度變化量最大的是B，速度變化最快的是C。速度變化率就是加速度，速度大，加速度不一定大，如D與A。速度增加大就是速度變化量大，而速度變化量大，加速度不一定大，如B與A。速度變化是指速度變化量，加速度大，速度變化量不一定大，如D與B。從上述討論中可以發(fā)現(xiàn)三者無(wú)必然關(guān)系。傾斜度不同，所受合力不同，產(chǎn)生加速度不同，力是改變物體的原因。通過(guò)小組討論，刺激學(xué)生思維，提高課堂專注度，培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)，消除錯(cuò)誤的前認(rèn)知，在實(shí)例中理解速度、速度變化量、速度變化率之間無(wú)必然關(guān)系。掌握比值定義法，更好地理解密度，速度，加速度等物理量，通過(guò)比值定義法探究加速度的決定因素。把加速度與牛頓力學(xué)產(chǎn)生聯(lián)系，把握加速度的的本質(zhì)，構(gòu)建知識(shí)系統(tǒng)?！緮U(kuò)展外延】例1例2圖形結(jié)合，分析圖像討論一下問(wèn)題：從圖像中可以看出那些信息？有哪些圖像特征？介紹斜率的概念，理解對(duì)于乙圖線，t=3s時(shí)，，加速度速度為零，加速度一定也為零嗎？【承上啟下】提出問(wèn)題：觀察vt圖像，小組討論，速度變化快慢是否保持不變？如何更精確地描述該運(yùn)動(dòng)？類比平均速度和瞬時(shí)速度，掌握平均加速度和瞬時(shí)加速度乙的速度越來(lái)越小，做減速運(yùn)動(dòng)。丙、甲速度越來(lái)越大，做加速運(yùn)動(dòng)。圖線都是直線，三者速度變化快慢均保持不變通過(guò)圖像可以計(jì)算三者的加速度直線右傾加速度為正值，左傾加速度為負(fù)值圖線的斜率圖線的斜率的絕對(duì)值表示大小，正負(fù)表示方向比較加速度大小可以看圖線傾斜程度，圖線越平坦，a越小，越陡峭，a越大通過(guò)圖像還能看出t=1s時(shí)，三者速度都是4m/s，即交點(diǎn)代表共速。t=3s時(shí)，，直線上任意一點(diǎn)的斜率都相同，速度為零，加速度不為零。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中某一段時(shí)間速度變化的快慢程度——平均加速度，可以粗略描述物體速度變化快慢；當(dāng)時(shí)，時(shí)間段就變成了時(shí)刻點(diǎn)．運(yùn)動(dòng)過(guò)程中某一時(shí)刻速度變化的快慢程度——瞬時(shí)加速度，即速度曲線某點(diǎn)切線的斜率，能準(zhǔn)確描述速度變化快慢．平均加速度加速度瞬時(shí)加速度速度越來(lái)越大，加速度越來(lái)越小，所以物體在做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)。解讀vt圖像，在圖像中引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)加速度的大小和方向，降低難度，有利于學(xué)生理解和掌握，符合認(rèn)知邏輯，課堂效率高。由勻變速直線運(yùn)動(dòng)特殊運(yùn)動(dòng)，延伸到非勻變速直線一般運(yùn)動(dòng)，類比平均速度和瞬時(shí)速度，掌握平均加速度和瞬時(shí)加速度，鞏固極限法和微元法。建立加速度與生活的聯(lián)系生活中的加速度播放變色龍?jiān)诓妒澈退衩箯椛滏咦右曨l．變色龍?jiān)诓妒硶r(shí)的舌尖移動(dòng)的加速度最高可486m/s2，相當(dāng)于重力加速度的50倍；水玉霉彈射孢子時(shí)的加速度（218萬(wàn)）g，時(shí)速高達(dá)90km/h。播放航天員訓(xùn)練視頻了解航天航空中的加速度，不斷突破身體的生理極限，為探索未知領(lǐng)域做出了重大奉獻(xiàn)。課下體驗(yàn)：我們也可以利用測(cè)加速度軟件（比如）來(lái)測(cè)量汽車啟動(dòng)、剎車等過(guò)程的加速度，或者乘坐電梯上下樓